BR112017015447B1 - Ligantes hidráulicos de silicatos amorfos de baixo teor em cálcio e métodos para a sua produção - Google Patents

Abstract

LIGANTES HIDRÁULICOS DE SILICATOS AMORFOS DE BAIXO TEOR EM CÁLCIO E MÉTODOS PARA A SUA PRODUÇÃO. A invenção refere-se a um ligante hidráulico constituído essencialmente numa fase amorfa de silicatos de cálcio hidraulicamente ativa, podendo conter ainda na sua constituição menos de 20% de um material cristalino. A fase amorfa de silicatos de cálcio hidraulicamente ativa referida é uma matriz contínua que poderá conter no seu interior frações de material cristalino, sendo que a razão molar global C/S do conjunto está compreendido entre 0,8 e 1,25. A fração cristalina deste material é essencialmente composta por Wollastonite em ambas as suas estruturas polimórficas, a e ß. Além disso, a invenção refere-se aos métodos de produção do ligante hidráulico pela liquefação das matérias-primas, com razão molar C/S específico, seguido de um rápido arrefecimento até à temperatura ambiente. Por fim, a invenção refere-se a um material de construção feito por meio da cura do ligante ou de uma mistura contendo este ligante com água e posterior endurecimento. A invenção permite a produção de um ligante hidráulico com uma significante redução das emissões de CO2, quando comparada com o clínquer de OPC, através da redução da quantidade de calcário nas matérias-(...).

Description

[01] A presente invenção refere-se a um novo ligante hidráulico que compreende uma fase amorfa de silicatos de cálcio que pode conter no seu interior alguma wollastonite residual. O ligante hidráulico é produzido através da combinação de operações de aquecimento e arrefecimento.

[02] O concreto é um dos materiais mais utilizados em todo o mundo. O cimento, em particular o cimento “Portland” normal (OPC) é o componente do concreto responsável pela sua resistência nomeadamente pela formação de presa, dita hidráulica, quando misturado com água. A atual produção mundial de OPC é de cerca de 4 bilhões de toneladas métricas por ano.

[03] No presente texto de patente, as seguintes abreviaturas, convencionais na arte, são usadas, a menos que indicado de outra forma: C representa CaO (óxido de cálcio); H representa H2O (água); S representa SiO2 (sílica); A representa Al2O3 (alumina); F representa Fe2O3 (óxido de ferro (III)); CSH representa um hidrato de silicato de cálcio amorfo, que resulta da reação hidráulica; amorfo significa uma fase sólida não-cristalina; C3S representa silicato tricálcico (3CaOSiO2), conhecido como alite; C2S representa silicato dicálcico (2CaO^SiO2), em qualquer das formas alotrópicas de belite (C2S); C3S2 representa 3CaO<SiO2, conhecido como rankinite; CS representa silicato de cálcio (CaO^SiO2), conhecido como em qualquer uma das formas alotrópicas de CS; CH representa hidróxido de cálcio Ca(OH)2, conhecido como portlandite; e MTD significa melhor tecnologia disponível.

[04] Além disso, aqui a expressão "ligante hidráulico" significa um composto que endurece na presença de água por hidratação, resultando num material sólido. O ligante hidráulico é, em particular, o cimento e o material sólido é, em particular, o concreto. A expressão "hidráulico latente" significa a propriedade de um composto ou composição que fica hidraulicamente ativa, quando misturada com uma fase hidraulicamente ativa. Isto significa que o composto não é hidráulico em si, mas apenas quando está na presença de outro composto hidráulico e exposto a soluções aquosas ricas em cálcio que desencadeiam esta propriedade promovendo a cura e o endurecimento do material. Compostos hidráulicos latentes podem modificar os produtos de hidratação formados e, como tal, modificar as propriedades de pastas de cimento, argamassas e concretos. Também a expressão “essencialmente amorfo” se refere a um material que é constituído maioritariamente por uma fase amorfa, ou seja, apresentando apenas quantidades residuais de fase cristalina ou não apresentando nenhuma fração cristalina de todo.

[05] A melhor tecnologia disponível (MTD) para a produção industrial de cimento utiliza uma tecnologia de dois passos bem enraizada. Nas instalações modernas, a primeira etapa é realizada de forma contínua num forno rotativo, alimentado com calcário, diferentes materiais siliciosos e combustível (geralmente "coque de petróleo", carvão ou gás natural) que produzem, a cerca de 1450°C, um clínquer composto por cerca de 75% de alite (C3S) (esta quantidade pode variar entre 55 e 78% para o clínquer convencional), que é depois arrefecido num arrefecedor de grelha ou de satélites antes de ser armazenado. A alite (C3S) é o principal responsável pelo comportamento hidráulico do OPC. No segundo passo, o clínquer é moído, geralmente a uma superfície específica Blaine entre 3000 e 3500 cm2/g, e eventualmente misturado com outros materiais destinados a diferentes correções e/ou com outras finalidades.

[06] O conceito da MTD baseia-se na produção de um clínquer alítico (C3S), que necessita de cerca de 1250 kg de calcário por tonelada de clínquer e temperaturas de forno de cerca de 1450°C. Após a moagem, os cristais de alite podem reagir com água, formando um gel de silicato de cálcio - o CSH - em geral, com razão molar C/S entre 1,7 e 1,8 e, em simultâneo, uma quantidade significativa de portlandite CH(Ca(OH)2). A resistência do cimento é determinada pela estrutura e composição do gel CSH que, aos 28 dias, representa entre 40 a 50% em peso. A portlandite representa geralmente 20 a 25% em peso e contribui para o valor de pH do material, mas não contribui para a sua resistência nem para a sua estabilidade química. Numa preparação de clínquer típico usando razão molar C/S nas matérias-primas de cerca de 3,2, produz-se cerca de 50% em peso de gel de CSH com razão molar C/S entre 1,7 e 1,8.

[07] Devido à utilização de calcário como a fonte de cálcio e à elevada temperatura requerida para a obtenção de C3S no processo de clinquerização, a pegada ecológica da MTD para a produção industrial de cimento é bastante elevada, representando emissões de CO2 da ordem dos 800 kg por tonelada de clínquer produzido. Estes 800 kg resultam da descarbonatação do calcário (aproximadamente 60% das emissões) e da queima do combustível (restantes 40% das emissões). Como resultado, a indústria do cimento é hoje responsável por mais de 5% das emissões globais de CO2.

[08] Devido ao fato do OPC ser um material de construção muito versátil, fácil de usar, durável e relativamente barato, a sua aplicação é um elemento importante para o desenvolvimento social e econômico e bem-estar das sociedades modernas.

[09] O projeto e desenvolvimento de um ligante hidráulico que se equivalha ao OPC em termos de qualidades técnicas e económicas, e que permita uma redução da pegada ecológica, ou seja, das emissões de CO2, representa, simultaneamente, um grande desafio para a investigação e desenvolvimento e para o cumprimento das responsabilidades e obrigações sociais da indústria de cimento.

[010] Na última década, a indústria do cimento tentou responder a este desafio utilizando matérias-primas e combustíveis alternativos que podem resultar na diminuição das emissões de CO2. Algumas abordagens têm por alvo a substituição parcial ou total de cálcio por outros elementos com impacto na redução do teor de CO2 das matérias-primas. Outras tentam reduzir a quantidade de cálcio necessário ao processo através do desenvolvimento de clínqueres belíticos. Outros ainda tentam desenvolver vias tecnológicas que não passam pelo processo de clinquerização.

[011] Outro assunto que também tem suscitado algum interesse é a utilização de materiais cimentícios suplementares (MCS), como o metacaulino, cinzas volantes ou escórias. Os MCS não apresentam por si só propriedades hidráulicas interessantes, sendo classificados como materiais de caráter hidráulico latente, o que significa que não apresentam uma atividade hidráulica acentuada quando misturados com água. Este é o motivo pelo qual este tipo de materiais é tipicamente adicionado ao OPC (que age como um ativador) de forma a obter um ligante hidráulico capaz de curar e endurecer quando misturado com água. Algumas misturas de escória e cimento já demonstraram ter excelente durabilidade e resistências mecânicas comparáveis ou até superiores às obtidas com OPC. De fato, a hidratação da escória leva à formação de silicatos de cálcio hidratados (CSH) com uma distribuição de tamanhos de poros que reduz a permeabilidade destas pastas, particularmente a idades mais jovens.

[012] Como exemplos representativos do estado da arte, existem três produtos específicos que são descritos na literatura de patentes: i) um ligante hidráulico baseado num clínquer belítico contendo sulfoaluminatos de cálcio e ferrite (BCSAF), descrita em, por exemplo, US 8.177.903 B2, US 8.317.915 B2, ou US 2012/0085265 A1; ii) um ligante hidráulico baseado nas mesmas matérias-primas usadas na produção de cimento "clássica", mas usando uma proporção Ca/Si inferior descrito, por exemplo, nas patentes DE 10 2007 035 257 B3, DE 10 2007 035 258 B3, DE 10 2007 035 259 B3, DE 10 2005 037 771 B4, ou DE 10 2005 018 423 A1; e iii) um ligante hidráulico contendo uma escória de alto-forno, descrita na patente EP 2507188 A1, CA 2782232 A1, CN 102666426 A, US 8328931 B2, US 2012/0234209 ou WO 2011/064378 A1.

[013] Em escala mundial, o investimento da indústria de cimento na MTD existente para a produção de OPC é considerável, criando um constrangimento econômico importante para uma alteração drástica da tecnologia existente.

[014] Assim, o problema subjacente à presente invenção é o de produzir ligantes hidráulicos utilizando a via tradicional de clínquer e produzindo menos CO2 do que na produção de cimento convencional.

[015] Verifica-se que este problema técnico pode ser resolvido por meio da produção de ligantes hidráulicos constituídos por material amorfo de silicatos de cálcio com razão molar global C/S entre 1,25 e 0,8, ou seja, composições próximas da wollastonite (CS). Estes materiais amorfos de silicatos de cálcio podem ser produzidos por um processo comparável com o processo atualmente existente da via clínquer tradicional, envolvendo passos de aquecimento e arrefecimento específicos.

[016] Assim, a presente invenção refere-se a um ligante hidráulico compreendendo uma fase amorfa de silicato de cálcio com uma composição que se situa dentro da região correspondente à wollastonite do diagrama CaO-SiO2. Este ligante é preferencialmente totalmente amorfo; no entanto poderão estar presentes cristais de wollastonite numa extensão nunca superior a 20% em peso. O âmbito da presente invenção compreende ainda misturas contendo no mínimo 10% deste ligante hidráulico.

[017] A invenção refere-se ainda ao processo de produção do ligante hidráulico contendo uma fase amorfa de silicato de cálcio hidraulicamente ativa com razão molar global C/S entre 1,25 e 0,8, compreendendo os passos (também descritos na Figura 1a): A. Aquecimento da matéria-prima, contendo pelo menos óxido de cálcio e sílica, com razão molar global C/S entre 0,8 e 1,25, até uma temperatura T1, à qual o material está completamente liquefeito; e B. Opcionalmente, manter esta temperatura T1 durante um período t1 até se homogeneizar o fundido; e C. Arrefecer rapidamente até à temperatura ambiente.

[018] A invenção refere-se ainda a um ligante hidráulico produzido pelo processo descrito em cima e a um material de construção obtenível pela mistura do ligante hidráulico com água.

[019] Situações concretas desta invenção são apresentadas a seguir nesta descrição (incluindo exemplos), nas reivindicações e nas figuras.

[020] Figura 1a) mostra um esquema de temperatura em função do tempo, indicando o perfil térmico do processo descrito nesta invenção.

[021] Figura 1b) mostra o diagrama de fases CaO-SiO2 indicando % em peso de SiO2 e a região de razões molares C/S relevantes para a invenção.

[022] Figura 1c) mostra um difratograma de raios-X, e a sua correspondente análise Rietveld, de um ligante hidráulico anidro, com razão molar global C/S de 1,1, obtido por meio do processo descrito na Figura 1a). Os losangos azuis indicam a presença de pseudowollastonite enquanto os círculos pretos estão associados à alumina (Al2O3) utilizada como padrão interno para a determinação da percentagem em peso de fase amorfa.

[023] Figura 1d) mostra um difratograma de raios-X, e a sua correspondente análise Rietveld, de um ligante hidráulico anidro, com razão molar global C/S de 1,25, obtido por meio do processo descrito na Figura 1a). Os círculos pretos referem-se à alumina utilizada como padrão interno para a determinação da percentagem em peso da fase amorfa. Neste caso foi produzido um ligante hidráulico completamente amorfo.

[024] Figura 2) mostra uma imagem de microscopia eletrônica de varredura (MEV) de uma pasta, produzida pela mistura de ligante de silicato de cálcio amorfo descrito, com razão molar global C/S de 1,1, e água, após 28 dias. Está também ilustrada a distribuição de átomos de Ca e Si, determinada por EDS, ao longo da linha amarela representada na figura.

[025] Figura 3) mostra o difratograma de raios-X de uma pasta, produzida pela mistura da fase de silicatos de cálcio amorfa, com razão molar C/S de 1,25, e água, após 28 dias de hidratação. Os triângulos verdes indicam os picos correspondentes às estruturas do “tipo- tobermorite” no C-S-H formado. É também possível verificar que não ocorre formação de portlandite durante a hidratação uma vez que o seu pico principal a 18° (2θ) não está presente.

[026] Figura 4) é o espectro 29Si MAS-NMR onde é revelada a evolução estrutural em termos de coordenação de silício à medida que decorre a hidratação por 28 dias numa pasta produzida pela mistura da fase amorfa de silicatos de cálcio, com razão molar C/S de 1,25, e água. É possível observar a polimerização de unidades Qn menos coordenadas através do deslocamento do espectro para maiores desvios químicos com o aumento do tempo de hidratação, assim como é possível descortinar o desenvolvimento de estruturas do tipo- tobermorite no C-S-H pela presença dos seus picos típicos a desvios químicos de -80 e -85 ppm.

[027] No diagrama de fases CaO-SiO2, como pode ser observado a partir da Figura 1b), partindo da alite (C3S), uma diminuição no teor de cálcio conduz primeiro à formação de belite (C2S), em qualquer das suas cinco formas alotrópicas (u,a H d A, β e y), depois à formação de rankinite (C3S2) e, finalmente, à formação de wollastonite (CS), esta última com duas formas alotrópicas u e β.

[028] Considerando o mesmo percurso de análise no diagrama CaO-SiO2, agora através do ponto de vista das unidades estruturais Qn, verifica-se um aumento da conectividade à medida que a quantidade de Ca na estrutura diminui, conduzindo a uma evolução estrutural que parte de unidades Q0 com alguns oxigênios livres, no caso da alite, até à belite que apenas apresentas unidades Q0, passando pela rankinite que é constituída apenas por dímeros (unidades Q1) e finalmente chegando à wollastonite cuja estrutura cristalina se baseia em cadeias infinitas de unidades Q2.

[029] É sabido que a belite apresenta uma atividade hidráulica fraca e lenta enquanto a rankinite e a wollastonite são ambas apresentadas na literatura como sendo hidraulicamente inativas, no entanto a presente invenção revela que existem silicatos amorfos com composições próximas à da wollastonite com propriedades hidráulicas ativas.

[030] O processo de produção descrito na invenção incide sobre uma região específica do diagrama de fases CaO-SiO2 em combinação com operações de aquecimento e arrefecimento para a obtenção de silicatos amorfos de baixo teor em cálcio.

[031] O ligante hidráulico compreende uma fase amorfa de silicatos hidraulicamente ativa ou combinações com outras fases hidraulicamente ativas ou latentes, cristalinas e/ou amorfas.

[032] Em aplicações específicas do ligante hidráulico da presente invenção, uma parte do cálcio ou silício da fase hidraulicamente ativa e/ou da fase de silicato com comportamento hidráulico latente é substituído por um metal selecionado de entre Al, Fe, Mg, B, S, P, K, Na, ou qualquer combinação destes. A percentagem de substituição é, de preferência, de 1% a 20%, em particular entre 5% e 15%.

[033] O ligante hidráulico descrito na invenção pode ser produzido por processos que utilizam a via da clinquerização, mas requer necessariamente que ocorra uma liquefação total da matéria-prima. O processo compreende um passo de aquecimento e um único passo de arrefecimento. Primeiro as matérias-primas são aquecidas até à temperatura T1 que se encontra no domínio líquido para a composição do silicato. A partir do diagrama de fases, por exemplo da Figura 1b), é possível determinar valores adequados para T1. Na Figura 1b) o retângulo indica a gama de temperaturas de processo (T1) adequadas para a produção do silicato de cálcio que deverá ser, preferencialmente, completamente amorfo.

[034] Os valores adequados de T1 podem ser determinados a partir de, por exemplo, Figura 1b). Dependendo da composição usada, a temperatura T1 encontrar-se-á, preferencialmente, dentro do intervalo de 1300°C a 1600°C, mais preferivelmente desde 1450°C a 1550°C, mais preferivelmente desde 1500°C a 1550°C. O aquecimento é realizado a uma taxa R1 adequada, a qual é semelhante a, ou a mesma, utilizada na MTD. A taxa R1 depende da quantidade de material utilizado e da fonte de calor. Um valor adequado para Ri é de 25°C/min.

[035] As matérias-primas utilizadas são as matérias-primas comuns na arte, por exemplo, calcário, argilas e outros materiais argilosos, margas, cinzas volantes, areia, materiais pozolânicos naturais e artificiais, resíduos industriais, minerais, escórias e diatomites. As matérias-primas contêm, pelo menos, calcário e sílica (amorfo ou na forma de quartzo).

[036] A produção do silicato amorfo hidraulicamente ativo objeto da invenção requer razão molar global C/S entre 0,8 e 1,25, preferencialmente entre 1,0 e 1,25, e o arrefecimento deverá ocorrer em único passo.

[037] Dependendo da quantidade de material utilizado e das condições de aquecimento, opcionalmente, a mistura de matérias-primas é aquecida e mantida à temperatura Ti ± ΔT durante um tempo ti até se obter a homogeneização do material. Preferencialmente, ΔT= 50°C, sendo que o tempo ti deverá situar-se entre 5 min e 100 min, em particular entre 10 min e 60 min.

[038] A descrição de um processo ideal é feita na Figura ia).

[039] A Figura ia) mostra um ciclo de produção que compreende os seguintes passos: A. Aquecer a matéria-prima contendo pelo menos óxido de cálcio e sílica com razão molar global C/S entre 0,8 e i,25, de preferência entre i,0 e i,25, até uma temperatura Ti, em que Ti se encontra no domínio líquido do diagrama de fases CaO-SiO2; e B. Opcionalmente, manter esta temperatura T1 por um período t1 até homogeneização do fundido; e C. Arrefecer rapidamente, num único passo, até à temperatura ambiente.

[040] Valores adequados para a temperatura T1 podem ser determinados por uma pessoa com conhecimento na arte a partir do diagrama de fases, por exemplo a partir da Figura 1b). Além disso, uma pessoa com conhecimento da arte poderá determinar valores de t1 e condições adequadas de arrefecimento com vista à obtenção de silicatos de cálcio completamente amorfos.

[041] De preferência, os processos do invento compreendem ainda a moagem do material obtido após o arrefecimento até uma superfície específica de Blaine superior a 3000 cm2/g, em particular superior a 3500 cm2/g. Este passo de moagem pode ser realizado por procedimentos convencionais e já bastante conhecidos.

[042] A invenção compreende ainda um ligante hidráulico preparado, obtido ou obtenível por um processo como o aqui descrito.

[043] Para a preparação de um material de construção, o ligante hidráulico é misturado com água. De preferência, a quantidade de água adicionada deverá ser igual ou inferior a 50% em peso com base em 100% do peso de ligante hidráulico, de preferência, entre 10% e 40% em peso. Após a adição de água, o ligante hidráulico hidrata e endurece. Numa forma preferencial, o material hidratado não contém nenhuma portlandite (hidróxido de cálcio), ou contém apenas quantidades vestigiais, em particular menos de 1% em peso.

[044] Os exemplos seguintes ilustram a invenção sem limitar o âmbito de proteção.

Exemplo 1

[045] Produção de um ligante hidráulico constituído essencialmente por um silicato de cálcio amorfo com razão molar global C/S de 1,1.

[046] Um ligante hidráulico com razão molar global C/S de 1,1 foi obtido através de um processo em três passos, compreendendo: A. Aquecimento da matéria-prima descrita na Tabela 1 até uma temperatura T1 de 1500°C, a uma velocidade de aquecimento de 25°C/min, no domínio líquido do diagrama CaO-SiO2 para esta composição; B. A temperatura T1 é mantida por um período t1 de 60 minutos; C. Arrefecimento até à temperatura ambiente ao ar, a uma velocidade de arrefecimento de cerca de 300°C/min.

[047] O ligante hidráulico obtido, com cerca de 95% de uma fase amorfa de silicato de cálcio e alguma pseudowollastonite residual (conforme determinado por análise Rietveld e mostrado na Figura 1c)), foi moído até uma granulometria abaixo de 30μm e misturado com água em razão água/ligante de 0,375 em peso.

[048] A pasta foi vertida para moldes nos quais foram produzidas amostras com dimensões 20x20x40 mm3.

[049] A resistência à compressão destas pastas após 28 dias de hidratação é superior a 30 MPa e após 90 dias de hidratação ultrapassa os 45 MPa. A Figura 2 mostra uma imagem de MEV de uma pasta hidratada por 28 dias contendo ainda uma análise de composição linear por EDS dos elementos Ca e Si.

Tabela 1 - Composição das matérias-primas utilizadas e proporções da mistura preparada para a produção do referido ligante hidráulico com razão molar global C/S de 1.1. A composição teórica do produto final está apresentada na última coluna.

Exemplo 2

[050] Produção de ligante hidráulico constituído por um silicato de cálcio amorfo com razão molar global C/S igual a 1,25.

[051] Um ligante hidráulico com razão molar global C/S de 1,25 foi obtido por meio de um processo em três passos, compreendendo: A. Aquecimento da matéria-prima descrita na Tabela 2 até uma temperatura T1 de 1500°C, a uma velocidade de aquecimento de 25°C/min, no domínio líquido do diagrama CaO-SiO2 para esta composição; B. A temperatura T1 é mantida por um período t1 de 60 minutos; C. Arrefecimento até à temperatura ambiente ao ar, a uma velocidade de arrefecimento de cerca de 300°C/min.

[052] O ligante hidráulico obtido, consistindo num material completamente amorfo de silicato de cálcio (conforme determinado por análise Rietveld e mostrado na Figura 1d)), foi moído até uma granulometria abaixo de 30 μm e misturado com água em razão água/ligante de 0,375 em peso.

[053] A pasta foi vertida para moldes nos quais foram produzidas amostras com dimensões 20x20x40 mm3.

[054] A resistência à compressão destas pastas após 28 dias de hidratação é superior a 25 MPa e após 90 dias de hidratação ultrapassa os 35 MPa. A Figura 3 mostra um difratograma de raios-X de uma pasta produzida com este ligante hidráulico totalmente amorfo, no qual é possível observar o desenvolvimento dos picos relacionados com a presença de estruturas do “tipo-tobermorite” (identificadas por triângulos verdes). A presença deste tipo de estruturas foi também confirmada por meio de 29Si MAS NMR, como é mostrado na Figura 4 correspondente aos espectros obtidos para uma amostra anidra e outra hidratada por 28 dias. Os desvios químicos típicos das estruturas do “tipo-tobermorite” estão identificados com triângulos verdes.

Tabela 2 - Composição das matérias-primas utilizadas e proporções da mistura preparada para a produção do referido ligante hidráulico com razão molar global C/S de 1,25. A composição teórica do produto final está apresentada na última coluna.

Exemplo 3

[055] Produção de um ligante hidráulico obtido pela mistura de um clínquer alítico com um silicato de cálcio amorfo, com razão molar global C/S de 1,1, descrito no Exemplo 1.

[056] Foi obtido um ligante hidráulico de silicato de cálcio, essencialmente amorfo, com razão molar global C/S de 1,1, através de um procedimento em três etapas, conforme descrito no Exemplo 1.

[057] O ligante hidráulico obtido, com razão molar global C/S de 1,1 foi moído até granulometria abaixo de 30 μm e misturado com 10% em peso de clínquer alítico.

[058] Esta mistura foi utilizada para produzir uma pasta com razão água/ligante de 0,375 em peso.

[059] A pasta foi vertida para moldes próprios com vista à produção de amostras com dimensões 20x20x40 mm.

[060] Após 28 dias, a resistência à compressão da pasta produzida com a mistura descrita era superior a 35 MPa devido à adição de 10% em peso de clínquer alítico.

Exemplo 4

[061] Produção de ligantes hidráulicos através da mistura do material de silicato de cálcio amorfo, com razão molar global C/S de 1,1, descrito no Exemplo 1, com ativadores sulfatados.

[062] Foi produzido um ligante hidráulico, essencialmente amorfo, de silicato de cálcio, com razão molar global C/S de 1,1, através de um procedimento em três etapas, conforme descrito no Exemplo 1.

[063] O material, essencialmente amorfo, de silicato de cálcio, com razão molar global C/S de 1,1, obtido foi de seguida moído até granulometria inferior a 30μm e misturado com 2% em peso de SO3 nas formas de Na2SO4 ou de CaSO4.

[064] Estas misturas foram utilizadas para produzir pastas com razões água/ligante de 0,375 em peso.

[065] As pastas foram vertidas em moldes próprios com vista à obtenção de amostras de dimensões 20x20x40 mm.

[066] Após 28 dias, a resistência à compressão das pastas descritas era superior a 35 MPa para a mistura com CaSO4 e superior a 40 MPa para a mistura com Na2SO4, enquanto após 90 dias as resistências à compressão atingiram os 65 MPa para a mistura com CaSO4 e os 68 MPa para a mistura com Na2SO4.

[067] Os Exemplos demonstram a produção de um ligante hidráulico de silicatos com baixo teor em cálcio, contendo um novo silicato de cálcio amorfo hidraulicamente ativo e um vasto leque de possíveis combinações com outras fases hidraulicamente ativas e/ou latentes, e/ou outros ativadores como silicatos alcalinos, sulfatos, carbonatos, fosfatos, nitratos, hidróxidos, fluoretos ou cloretos, nas suas formas anidras ou hidratadas.

[068] O conceito da obtenção de ligante hidráulico com razão molar global C/S inferior a 1,25, preferentemente entre 1,25 e 1,0, objeto desta invenção, contribui positivamente para uma possível redução das emissões de CO2, garantindo valores de resistência à compressão do material hidratado competitivos.

Claims (3)

1. Método de produção de um ligante hidráulico caracterizado por compreender uma matriz amorfa de silicato de cálcio contendo menos de 20% em peso de uma fase cristalina de volastonita em qualquer um de seus polimorfos α ou β, com uma razão molar C/S na faixa de 0,8 a 1,25, consistindo de três etapas: A. Aquecimento das matérias-primas, contendo pelo menos cálcio e silício, com razão molar C/S entre 0,8 e 1,25, até uma temperatura T1 em que T1 se encontra no domínio líquido (L) e a matéria-prima é totalmente líquida para a gama de composições químicas compreendidas entre as razões molares C/S de 0,8 e 1,25 do diagrama de fase CaO-SiO2; e B. Manter a temperatura T1 por um período t1 de 60 minutos; e C. Arrefecimento a uma velocidade de 300oC/min até a temperatura ambiente.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda um estágio de moagem do material obtido após arrefecimento até uma superfície específica de Blaine superior a 3000cm2/g.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda um estágio de moagem do material obtido após arrefecimento para até uma superfície específica de Blaine superior a 3500cm2/g.

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